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Was sind die Unterschiede zwischen nährstoffarmen und nährstoffreichen Gebieten? Wie funktionieren ihre Nahrungsketten?
In Meeresökosystemen wirkt sich die Unterscheidung zwischen nährstoffarmen und chlorophyllarmen (LNLC) und nährstoffreichen und chlorophyllarmen (HNLC) Organismen auf die Funktionsweise der Nahrungskette des gesamten Ökosystems aus. Dieser Artikel untersucht die Merkmale dieser Regionen, die Funktionsweise ihrer Nahrungsketten und die Auswirkungen dieser Phänomene auf den globalen Kohlenstoffkreislauf.
Nährstoffarme Gebiete sind Gewässer, die niedrige Konzentrationen wichtiger Nährstoffe wie Stickstoff, Phosphor oder Eisen aufweisen. Dies führt zu einer geringen Primärproduktivität, die sich in niedrigen Chlorkonzentrationen äußert. Diese Gebiete erstrecken sich über 75 % der Weltmeere.
Merkmale nährstoffarmer Gebiete
Nährstoffarme Gebiete werden oft als oligotrophe Gebiete bezeichnet, in denen die Primärproduktion durch die Verfügbarkeit von Nährstoffen begrenzt ist. Man findet sie hauptsächlich in subtropischen Wirbeln, sie können aber auch im Mittelmeer oder in einigen Binnenseen vorkommen. In diesen Gebieten gibt es im Vergleich zu Küstengebieten relativ wenige Nährstoffquellen, was hauptsächlich auf den Nährstoffabfluss vom Land und den Einfluss der Meeresströmungen zurückzuführen ist.
Zusammensetzung der Nahrungskette
In diesen nährstoffarmen Gebieten handelt es sich bei den Produzenten vor allem um kleines Phytoplankton. Dieses Phytoplankton nimmt begrenzte Nährstoffe effizient auf und bildet die Grundlage der Nahrungskette. Die Primärproduktion von Phytoplankton stellt eine Nahrungsquelle für andere Organismen im Wasser dar, beispielsweise kleines Zooplankton. Dieses kleine Zooplankton wird wiederum zur Nahrung für größere Fische und andere Raubtiere.
Primärproduktion ist der Prozess der Umwandlung von Kohlendioxid und anderen Elementen in organische Verbindungen, der hauptsächlich auf der Photosynthese durch Phytoplankton beruht. Etwa die Hälfte der Kohlenstofffixierung der Erde ist auf diesen Prozess zurückzuführen.
Merkmale nährstoffreicher Gebiete
Im Gegensatz dazu werden Gebiete mit hohem Nährstoffgehalt häufig als HNLC-Gebiete definiert, in denen der Nährstoffgehalt hoch ist, die Primärproduktion und die Chlorophyllkonzentrationen jedoch noch niedrig sind. Ursache dieses Phänomens ist häufig ein Mangel an Mikronährstoffen (wie etwa Eisen), der das Wachstum des Phytoplanktons einschränkt, selbst wenn ausreichend Makronährstoffe vorhanden sind.
Effektivität der Nahrungskette
In nährstoffreichen Gebieten ist die Artenvielfalt aufgrund der höheren Primärproduktion und der ausreichenden Nährstoffversorgung höher. Die Nahrungskettenstruktur ist in diesen Gebieten relativ stabil und kann den Wohlstand verschiedener Fischereibetriebe und anderer Meereslebewesen unterstützen. Gleichzeitig fördert der niedrige Nährstoffgehalt den Nährstoffkreislauf des Phytoplanktons. Obwohl seine Gesamtleistung gering ist, darf seine Gesamteffizienz aufgrund des relativ geschlossenen Ökosystems nicht unterschätzt werden.
In nährstoffarmen Gebieten beruht die Produktivität vor allem auf der effizienten Nutzung der Ressourcen, und insbesondere in diesen Gebieten spielen mikrobielle Kreisläufe eine Schlüsselrolle bei der Weiterverarbeitung und Umwandlung anorganischer Nährstoffe in organische Stoffe.
Zukünftige Herausforderungen und Perspektiven
Mit zunehmenden Auswirkungen des Klimawandels wird sich das globale Versorgungsmuster von Nährstoffen wie Stickstoff und Phosphor verändern, was dazu führen kann, dass die Grenzen zwischen nährstoffarmen und nährstoffreichen Gebieten verschwimmen. Die Wissenschaftsgemeinschaft beobachtet diese Veränderungen aufmerksam, da sie Auswirkungen auf den globalen Kohlenstoffkreislauf und die Gesundheit des Ökosystems als Ganzes haben werden.
Trotz der geringeren Primärproduktivität in trophischen Gebieten tragen sie aufgrund ihrer weiten Verbreitung heute noch zu 40 % zur globalen Meeresproduktivität bei. Daher müssen wir uns fragen: Wie werden sich diese fragilen Ökosysteme unter zukünftigen Klimaszenarien an veränderte Umweltherausforderungen anpassen?
